Dois novos componentes de 'chips' de computador fotónicos desenvolvidos na Singapura e nos Estados Unidos podem ser a resposta para as crescentes exigências de computação face ao avanço da tecnologia de inteligência artificial (IA).

Os novos 'chips' de computação fotónica, criados por duas equipas diferentes, são descritos em dois artigos publicados na revista Nature que analisam o desempenho destes componentes eletrónicos de silício integrados.

Um estudo, liderado pela Lightelligence, com sede em Singapura, apresenta um acelerador fotónico, o outro, liderado pela Lightmatter, com sede nos EUA, descreve um processador fotónico que pode executar eficazmente modelos de IA com elevada precisão.

Os 'chips' de computador fotónicos combinam a utilização da luz e da eletricidade para aumentar o desempenho computacional e reduzir o consumo de energia e estes

A crescente complexidade da inteligência artificial e dos modelos de aprendizagem profunda está a levar a computação eletrónica convencional aos seus limites e a aumentar a procura de energia.

A multiplicação e a acumulação, que são operações computacionais fundamentais para a inteligência artificial, podem encontrar uma possível solução na computação fotónica, que utiliza fotões em vez de eletrões, refere a revista.

A computação fotónica está a ser estudada há décadas, mas estas demonstrações podem significar que estamos finalmente "prestes a aproveitar o poder da luz para construir sistemas de computação mais potentes e eficientes em termos energéticos", segundo o engenheiro Anthony Rizzo, da Universidade de Darmouth nos Estados Unidos.

Rizzo, que não esteve envolvido em nenhum dos estudos, publicou um artigo na revista Nature em que explica e avalia a importância desta investigação.

Ambos os estudos descrevem sistemas de computação eletrónica-fotónica "com métricas de desempenho comparáveis e, em alguns casos, superiores aos processadores puramente eletrónicos em aplicações do mundo real", o que constitui "um salto significativo no sentido de capitalizar finalmente a promessa da computação fotónica".

A primeira equipa desenvolveu um acelerador fotónico denominado PACE, que permite uma computação de latência (atraso) muito baixa, uma medida de velocidade computacional importante para o processamento em tempo real.

O acelerador, composto por mais de 16.000 componentes fotónicos numa matriz, permite a computação a alta velocidade (até 1 GHz) e demonstra uma redução de até 500 vezes na latência mínima em comparação com outros circuitos de menor escala.

O PACE resolve problemas computacionais difíceis, conhecidos como problemas de Ising, demonstrando a viabilidade do sistema para aplicações no mundo real, resume a Nature.

O segundo estudo descreve um processador fotónico com quatro matrizes, que pode executar eficazmente modelos de IA de elevada precisão, como o modelo de processamento de linguagem natural BERT e a rede neural ResNet (utilizada para o processamento de imagens), com precisões semelhantes às dos processadores eletrónicos convencionais.

Os autores mostram que o seu processador fotónico tem uma variedade de aplicações, como a geração de textos semelhantes aos de William Shakespeare, a classificação precisa de críticas de filmes e a execução de jogos de computador clássicos da Atari, como o Pac-Man.

Ambas as equipas indicam que os seus sistemas são escaláveis, embora seja necessária uma maior otimização.